立體顯示裝置的制造方法
【專利說明】立體顯示裝置
[0001]相關(guān)串請的交叉引用
[0002]本申請基于2014年12月22日提交的日本專利申請N0.2014-258569以及2015年10月13日提交的日本專利申請N0.2015-202119并要求上述日本專利申請的優(yōu)先權(quán)的權(quán)益，上述日本專利申請的全文通過弓I入并入本文。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]本發(fā)明涉及對裸眼的觀看者提供立體圖像的立體顯示裝置。
【背景技術(shù)】
[0004]裸眼式立體顯示裝置不需要任何特殊的眼鏡，因此，觀看者能夠容易地欣賞立體圖像。伴隨移動電話、智能手機(jī)、功能電話等個人移動終端以及電視機(jī)接收器等家庭用顯示裝置，這種用于實現(xiàn)裸眼式立體顯示的技術(shù)正被迅速地開發(fā)。
[0005]裸眼式立體顯示技術(shù)通過使從顯示器射出的光具有指向性并對觀看者的雙眼的每只眼提供視差圖像，實現(xiàn)立體顯示。其例子可以是兩視點立體圖像顯示技術(shù)、多視點立體圖像顯示技術(shù)、以及集成攝影(Integral Photography，IP)技術(shù)。
[0006]作為使射出光具有指向性的光線控制模塊，具有各種部件。其例子可以是利用顯示面上的透鏡或者屏障的類型、以及從顯示裝置射出的光本身具有指向性的類型。
[0007]顯示面板通常通過將分別顯示圖像的最小要素的像素配置成矩陣狀而形成。在裸眼式立體顯示裝置中，需要顯示與視點數(shù)相對應(yīng)的視點圖像。因此，還需要顯示視點圖像的最小要素的子像素。
[0008]在此要注意，存在將為了顯示圖像的顏色而具有顏色表現(xiàn)功能的要素稱作“子像素”的情況。例如，在表述“由紅色、綠色、藍(lán)色的子像素構(gòu)成的像素”中使用這種術(shù)語。但是，如果未特別提及，則為了方便而將本說明書中的“子像素”限定為具有視點圖像顯示功能的要素。要注意，本說明書中的子像素還可以具有顏色表現(xiàn)功能。
[0009]子像素是用于將電信號轉(zhuǎn)換成光學(xué)信號的裝置。一個子像素和另一子像素之間的區(qū)域是不能進(jìn)行光學(xué)轉(zhuǎn)換的區(qū)域。該區(qū)域中的不旨在被觀察到的部分，由于光線控制模塊而被觀看者以放大的方式觀察到，由此觀看者產(chǎn)生不適感。這種畫質(zhì)的狀態(tài)稱作3D摩爾紋。
[0010]作為3D摩爾紋的對策，提出了在視點方向上彼此相鄰的兩個子像素的光學(xué)的開口部中設(shè)置重疊區(qū)域并且將縱向開口寬度的總值設(shè)為恒定的相關(guān)技術(shù)(日本未審查專利公開特開平10-186294(專利文獻(xiàn)I))。另外，還提出了通過利用在多行上設(shè)置的子像素將縱向開口寬度的總值設(shè)為恒定的相關(guān)技術(shù)(日本未審查專利公開2008-249887(專利文獻(xiàn)2)) ο另外，還提出了通過在子像素的重疊區(qū)域中設(shè)計縱向開口寬度來減小3D摩爾紋的可視性的相關(guān)技術(shù)(日本未審查專利公開2012-063556(專利文獻(xiàn)3))。
[0011]但是，存在即使使用上述的相關(guān)技術(shù)時也不能充分地減小3D摩爾紋的可視性的這樣的問題。該問題將使用圖21A至圖24在下面詳細(xì)地進(jìn)行說明。
[0012]下面的分析由本發(fā)明的發(fā)明人做出。
[0013]參照圖21A，說明理想的子像素的結(jié)構(gòu)。兩個子像素400、500在第一方向X上彼此相鄰地配置。作為光線控制模塊的透鏡I沿第一方向X反復(fù)地配置在與子像素400、子像素500相對應(yīng)的位置上。由于這種結(jié)構(gòu)，第一方向X與光線分離方向一致。要注意到，兩個子像素400、500的光學(xué)的開口部410、光學(xué)的開口部510的形狀為了便于說明而可視為大致平行四邊形。
[0014]首先，考慮開口部410在第一方向X上分成兩個區(qū)間的情況。在沿著第一方向X的某一區(qū)間中，開口部410與開口部510在第二方向y上重疊。將這樣的區(qū)間稱作重疊區(qū)間401L。另外，在沿著第一方向X的另一區(qū)間中，開口部410與開口部510在第二方向y上不重疊。將這樣的區(qū)間稱作開口寬度恒定區(qū)間403。
[0015]因此，也通過將開口部410的形狀沿第一方向X分成兩個區(qū)域來考慮開口部410的形狀。開口部410中，屬于重疊區(qū)間401L的區(qū)域稱作重疊區(qū)域421L，而屬于開口寬度恒定區(qū)間403的區(qū)域稱作開口寬度恒定區(qū)域423。這可被認(rèn)為與相鄰的開口部510的情況相同。開口部510中，屬于重疊區(qū)間501R的區(qū)域稱作重疊區(qū)域521R，而屬于開口寬度恒定區(qū)間503的區(qū)域稱作開口寬度恒定區(qū)域523。要注意到，重疊區(qū)間是由開口部410和開口部510在第二方向y上的重疊所規(guī)定的區(qū)間，因此重疊區(qū)間401L和重疊區(qū)間501R在第一方向X上的位置彼此一致。
[0016]在此，將開口部的寬度中的第二方向y的寬度定義為“縱向開口寬度”。開口寬度恒定區(qū)域423的縱向開口寬度413以及開口寬度恒定區(qū)域523的縱向開口寬度513無論第一方向X上的位置如何，總是恒定的。同時，重疊區(qū)間401L中的縱向開口寬度411L以及重疊區(qū)間501R中的縱向開口寬度51 IR根據(jù)第一方向X上的位置而變化。
[0017]另外，在重疊區(qū)間401L和重疊區(qū)間501R內(nèi)的第一方向x上的相同位置上，作為縱向開口寬度411L和縱向開口寬度511R之和(以下，稱作“縱向開口寬度之和”)的“411L+511R”的值是恒定的。另外，縱向開口寬度之和“411L+511R”、縱向開口寬度413以及縱向開口寬度513取彼此相同的值。
[0018]接下來，著眼于顯示面板上配置成矩陣的子像素中的、沿第一方向配置的子像素群的縱向開口寬度的總值。圖21B是用繪圖002示出圖21A中所示的理想的子像素的結(jié)構(gòu)中、第一方向X上的位置與縱向開口寬度的總值之間的關(guān)系的圖。在此注意，縱向開口寬度的總值是在重疊區(qū)間401L和重疊區(qū)間501R中的兩個縱向開口寬度之和“411L+51 IR”。其是在開口寬度恒定區(qū)間403中的縱向開口寬度413的值，并且其是在開口寬度恒定區(qū)間503中的縱向開口寬度513的值。
[0019]如上所述，縱向開口寬度之和“411L+511R”、縱向開口寬度413以及縱向開口寬度513取彼此相同的值，因此繪圖002對于在第一方向X上的位置始終恒定。因此，將抑制光線分離方向上的3D摩爾紋的產(chǎn)生。
[0020]另外，根據(jù)電氣光學(xué)元件的種類，具有構(gòu)成實際的子像素的光學(xué)開口形狀的各種元件。其例子在液晶顯示器中是黑矩陣、信號配線等，在等離子顯示器中是分隔壁、顯示電極等，在有機(jī)EL顯示器中是發(fā)光層區(qū)域、信號配線等。這些元件的各元件通常使用光刻技術(shù)來制造。因此，它們的形狀精度取決于光刻技術(shù)的圖案精度。
[0021]考慮當(dāng)前使用的通常的光刻用材料和制造裝置，難以完全消除作為形狀精度的大約幾μπι的加工變化。另外，為了將加工變化控制在小于大約亞μπι級，需要高價的材料和制造裝置。因此，難以提供低成本的立體圖像顯示裝置。在加工變化中具有不小的形狀依賴性。特別地，包括銳角的彎曲形狀的加工精度變化較大。由于加工精度變化，所需產(chǎn)品的質(zhì)量可發(fā)生變化，例如，子像素的光學(xué)的開口部的角部可取圓角，光學(xué)的開口部整體上可減小或增大，等等。
[0022]圖22Α是示出對于圖21Α中所示的理想的子像素結(jié)構(gòu)當(dāng)開口部的角部取圓角時的縱向開口寬度的變化的說明圖。理想的子像素的開口部410、開口部510和具有圓角P的子像素400a的開口部410a、具有圓角Q的子像素500a的開口部510a以相對應(yīng)的方式示出。開口部410a包括重疊區(qū)域421aL、開口寬度變化區(qū)域422aL、以及開口寬度恒定區(qū)域423a，而開口部510a包括重疊區(qū)域521aR、開口寬度變化區(qū)域522aR以及開口寬度恒定區(qū)域523a0
[0023]具有圓角P的開口部410a的重疊區(qū)間401aL、具有圓角Q的開口部510a的重疊區(qū)間501aR比理想的開口部410、開口部510的重疊區(qū)間小。另外，由于這種變化，在重疊區(qū)間401aL和開口寬度恒定區(qū)間403a之間出現(xiàn)開口寬度變化區(qū)間402aL，在重疊區(qū)間501aR和開口寬度恒定區(qū)間503a之間出現(xiàn)開口寬度變化區(qū)間502aR。在要成為與理想的開口部410、開口部510重疊的區(qū)間的部分由于加工精度變化而具有圓角P、圓角Q從而在這些區(qū)間中不存在開口部時，產(chǎn)生這些開口寬度變化區(qū)間402aL、502aRo
[0024]圖22B示出著眼于該情況下、第一方向的位置和配置在第一方向上的子像素群的縱向開口寬度的總值所得到的結(jié)果。即，圖22B是示出關(guān)于具有圓角的開口部、第一方向上的位置和縱向開口寬度的總值之間的關(guān)系的圖。
[0025]如圖22B中的繪圖002a所示，隨著由圓角P、圓角Q的影響引起的開口寬度變化區(qū)間402aL、開口寬度變化區(qū)間502aR的出現(xiàn)，局部產(chǎn)生了在這些區(qū)間中縱向開口寬度的值急劇減小的位置S、位置T。不同于位置S、位置T，其他的重疊區(qū)間401aL、重疊區(qū)間501aR的縱向開口寬度之和的值“411aL+511aR”以及開口寬度恒定區(qū)間403a的縱向開口寬度413a、開口寬度恒定區(qū)間503a的縱向開口寬度513a的各值由于它們不受圓角P、圓角Q的影響因此不改變。
[0026]在位置S和位置T上具有縱向開口寬度變化值Wq’和縱向開口寬度變化區(qū)間Vq’。縱向開口寬度變化值Wq’取決于存在于開口部內(nèi)的重疊區(qū)間中的邊(例如，開口邊400aA、開口邊500aB等)相對于第一方向X的角度Θ。另外，縱向開口寬度變化區(qū)間Vq’除取決于角度Θ的大小以外，還取決于圓角P、圓角Q的大小。
[0027]圖23是示出關(guān)于在開口部的角部取圓角的情況下開口部的角度Θ、縱向開口寬度變化值Wq’以及縱向開口寬度變化區(qū)間Vq’的關(guān)系的圖。
[0028]如圖23所示，當(dāng)角度Θ增大時，縱向開口寬度變化值Wq’增大，而縱向開口寬度變化區(qū)間Vq’減小。反之，當(dāng)角度值Θ減小時，縱向開口寬度變化值Wq’減小，而縱向開口寬度變化區(qū)間Vq’增大。因此，從3D摩爾紋的觀點出發(fā)，角度Θ較小是有利的。但是，當(dāng)角度Θ過小時，子像素的重疊區(qū)間非常大，因此3D串?dāng)_特性具有惡化的傾向。
[0029]另外，在隨著近年來超高清晰度的趨勢、子像素尺寸和布局間距設(shè)計為較小的情況下，角度Θ也增大。因此，如上所述，3D摩爾紋惡化。因此，在圖21A中所示的理想的子像素結(jié)構(gòu)中，有必要應(yīng)對該問題。
[0030]圖24是使用觀看者和立體區(qū)域之間的關(guān)系示出由于圖22B中所示的圓角導(dǎo)致縱向開口寬度的值急劇下降時產(chǎn)生的3D摩爾紋的圖。圖24的橫軸表示第一方向上的觀察角度，縱軸表示相對于觀察角度的亮度分布。這兩種虛線表示假設(shè)子像素400a為右眼用像素、子像素500a為左眼用像素的情況下僅對任一個像素輸出圖像時的亮度分布。S卩，Yl是在右眼用像素上顯示白色并在左眼用像素上顯示黑色時的亮度分布，Y2是在右眼用像素上顯示黑色并在左眼用像素上顯示白色時的亮度分布，Y3是在這兩個像素上顯示白色時的亮度分布。關(guān)于亮度的關(guān)系基本上可以表示為Y3 = Y1+Y2。
[0031]在此要注意，右眼用觀察區(qū)域是800R，左眼用觀察區(qū)域是800L。如圖24所示，在觀看者的雙眼位于各觀察區(qū)域的中心的情況下，觀看者不能識別3D摩爾紋。但是，在觀看者的雙眼位于各觀察區(qū)域的邊界附近(例如，位置T、位置S)的情況下，觀看者識別急劇的亮度變化，由此感知3D摩爾紋。
[0032]要注意，當(dāng)圖像亮度急劇減小時，3D摩爾紋在此稱作黑摩爾紋。反之，當(dāng)圖像亮度增大時，3D摩爾紋在此稱作白摩爾紋。圖24是產(chǎn)生黑摩爾紋的情況。
[0033]當(dāng)將相關(guān)技術(shù)中所示的理想的像素形狀應(yīng)用于實際的顯示面板時，由于根據(jù)由加工精度的變化引起觀察位置上的移動所產(chǎn)生的急劇的亮度差，由此在視覺上識別3D摩爾紋。作為對此的對策，例如，可考慮通過對銳角部追加修正圖案來實現(xiàn)理想的形狀。但是，在該情況下，即使追加修正圖案，也不能充分地吸收加工精度變化。不僅如此，還存在隨著高清晰度的發(fā)展而不能配置修正圖案本身或者修正圖案不能發(fā)揮功能這樣的問題。
[0034]作為對3D摩爾紋的對策，可考慮應(yīng)用透鏡的離焦來緩解亮度增大/減小的方法。當(dāng)采用離焦時，相對于透鏡的焦點距離改變從透鏡頂點至子像素的距離(以下，稱作“透鏡像素間距”)，從而使急劇的亮度差“模糊”，由此改善3D摩爾紋。但是，這意味著有意地改變焦點距離，因此以3D串?dāng)_為代表的立體顯示特性惡化。
[0035]另外，當(dāng)使用離焦時，重要的是以高精度保持透鏡像素間距恒定。當(dāng)透鏡像素間距的變化大時，離焦進(jìn)一步惡化，因此3D串?dāng)_特性大幅劣化。在此，3D串?dāng)_意味著當(dāng)進(jìn)行立體顯示時某一視點圖像混入另一視點圖像并被顯示的現(xiàn)象。為了以高精度保持透鏡像素間距恒定，不僅對透鏡制造技術(shù)要求高加工精度，而且對顯示面板的制造技術(shù)也要求高加工精度。
[0036]在為了實現(xiàn)更高的清晰度而將窄間距的子像素配置成矩陣的顯示面板中，加工精度的變化相對地增大。由此，縱向開口寬度的變化更大。另外，具有極大量像素的顯示面板的顯示區(qū)域中的子像素的數(shù)量相對增多，因此需要在顯示面板的廣闊范圍內(nèi)保持加工精度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0037]因此，本發(fā)明的示例性目的